用于加筋混凝土的加固物的制作方法
【專利摘要】一種螺旋形鋼筋可焊接的金屬棒，其具有在棒所內(nèi)切的圓柱形的直徑的1倍和10倍之間的恒定的或變化的螺距；具有帶有連接至中心截面并且通過間隙彼此隔開的至少兩個瓣的平面橫截面。三角形瓣通過它們的頂點(diǎn)與中心截面連接；遠(yuǎn)離中心截面的瓣邊緣是圓形的。鋼筋具有肋狀物；肋狀物的高度是在0.5mm和1.0mm之間并且肋狀物之間的距離是在5mm和15mm之間。
【專利說明】
用于加筋混凝±的加固物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開總體上設(shè)及建筑材料的領(lǐng)域，并且具體地設(shè)及用于包括預(yù)制的且整體的加 筋混凝±結(jié)構(gòu)（reinforced concrete structure)的混凝±的加固物（reinforcement)。
【背景技術(shù)】
[0002] 加筋混凝±是普遍的建筑材料。其通常使用埋入式加固結(jié)構(gòu)，該埋入式加固結(jié)構(gòu) 對加筋混凝±具有高的拉伸強(qiáng)度和延性。
[0003] 一種普遍類型的加固物是鋼加固條（steel reinforcement bar)(即，鋼筋 (rebar))。鋼筋可W是具有圓形橫截面和肋狀表面的熱社的或冷拉長的金屬棒。就拉伸和 折曲或彎曲下的接合部性能而言，多種形狀的肋狀物增強(qiáng)了鋼筋和混凝±之間的結(jié)合。然 而，由于肋狀物的小的高度，肋狀物和混凝±之間的結(jié)合在應(yīng)力下可能損壞，引起鋼筋在混 凝±內(nèi)的滑移，運(yùn)使混凝±變?nèi)?。為了獲得加固物的必要的拉伸強(qiáng)度，必須增加鋼筋的量， 運(yùn)不利地增加了加固物的重量W及構(gòu)建加筋混凝±的成本。
[0004] 另一種普遍類型的加固物可W由具有熱社的起皺的肋狀物的管巧來制造。該制造 方法提供了加固物的減小的重量。然而，運(yùn)樣的管形加固物結(jié)構(gòu)通常不可W用小于20mm的 直徑來制成。此外，由于在制造運(yùn)樣的加固物中增加的復(fù)雜性和能量消耗，經(jīng)濟(jì)收益是不明 顯的。
[0005] 另一種類型的加固物是纜索加固物，其包括被繞成線繩的若干金屬線材。該類型 的加固結(jié)構(gòu)提供比鋼筋更有效的加固，但具有高的多的制造成本。
[0006] 所有運(yùn)些種類的加固物的主要缺點(diǎn)是材料的低效率的使用:在加筋混凝±結(jié)構(gòu)的 組合的加載下，例如在組合的彎曲和拉伸下，事實(shí)上，僅加固物的表面層起作用。該結(jié)構(gòu)的 強(qiáng)度性質(zhì)沒有被充分地利用。
[0007] 在過去的一個世紀(jì)，已經(jīng)做出相當(dāng)多的努力W開發(fā)螺旋形加固物，其結(jié)構(gòu)質(zhì)量系 數(shù)(每質(zhì)量的承載能力)大體上高于當(dāng)前正被使用的肋狀鋼筋的結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)。
[0008] -種已知的鋼筋設(shè)計(jì)是被扭曲成螺旋形的矩形橫截面的鋼帶，鋼帶的肋狀物在扭 曲后經(jīng)歷變形模式。該技術(shù)方案同樣未優(yōu)化使用加固結(jié)構(gòu)中的材料。
[0009] 因此，存在對用于加筋混凝±的改進(jìn)的加固物的需求，該改進(jìn)的加固物具有較低 的重量，同時充分地利用其材料的強(qiáng)度性質(zhì)。
[001日]發(fā)明公開內(nèi)容
[0011] 本文所公開的是用于加筋混凝±的加固結(jié)構(gòu)。
[0012] 在一個示例性方面中，用于加筋混凝±的加固物包括螺旋形棒，該螺旋形棒具有 在螺旋形棒所內(nèi)切的圓柱體的直徑的1倍和10倍之間的螺距;其中棒的平面的橫截面包括： 圍繞棒的中屯、軸線的中屯、截面，W及連接至中屯、截面并且通過間隙彼此隔開的至少兩個 瓣;其中，對于圍繞棒的中屯、軸線的至少兩個不同的同屯、圓，具有較小的圓的瓣的橫截面的 角度測量結(jié)果的和等于或小于具有較大的圓的瓣的橫截面的角度測量結(jié)果的和。
[0013] 在一些方面中，瓣在橫截面上是大體上=角形的。
[0014] 在一些方面中，瓣通過它們的頂點(diǎn)與中屯、截面連接。
[0015] 在一些方面中，遠(yuǎn)離中屯、截面的瓣邊緣是圓形的。
[0016] 在一些方面中，螺距是恒定的。
[0017] 在一些方面中，螺距是變化的。
[0018] 在一些方面中，棒的至少一個表面具有肋狀物。
[0019] 在一些方面中，肋狀物的高度是在0.5mm和1.0mm之間并且肋狀物之間的距離是在 5mm和15mm之間。
[0020] 在一些方面中，條由金屬制成。
[0021 ]在一些方面中，條是可焊接的。
[0022] 本發(fā)明的示例性方面的上述簡化的概述用來提供對本發(fā)明的基本的理解。該概述 不是所有所設(shè)想的方面的廣泛的綜述，并且既不意圖確定所有方面的關(guān)鍵的或重要的要 素，也不意圖劃定本發(fā)明的任何或所有方面的范圍。該概述的唯一目的是W簡化的形式提 出作為本發(fā)明遵循的更詳細(xì)的描述的前序的一個或更多個方面。為了完成前述事項(xiàng)，本發(fā) 明的一個或更多個方面包括在權(quán)利要求書中所描述的和特別指明的特征。
[0023] 附圖簡述
[0024] 被包含到本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖示了本發(fā)明的一個或 更多個示例性方面，并且與詳述一起用于解釋本發(fā)明的該一個或更多個示例性方面的原理 和實(shí)施方式。
[0025] 圖1圖示了示例性的兩個葉片的鋼筋的橫截面，該兩個葉片的鋼筋具有在其表面 上的肋狀物。
[0026] 圖2圖示了示例性的兩個葉片的鋼筋的全視圖，該兩個葉片的鋼筋具有在其表面 上的肋狀物。
[0027] 圖3圖示了示例性的=個葉片的鋼筋的橫截面，該=個葉片的鋼筋在其表面上不 具有肋狀物。
[0028] 圖4圖示了示例性的=個葉片的鋼筋的全視圖，該=個葉片的鋼筋在其表面上不 具有肋狀物。
[0029] 圖5圖示了示例性的四個葉片的鋼筋的橫截面，該四個葉片的鋼筋在其表面上不 具有肋狀物。
[0030] 圖6圖示了示例性的四個葉片的鋼筋的全視圖，該四個葉片的鋼筋在其表面上不 具有肋狀物。
[0031] 實(shí)施本發(fā)明的最好模式
[0032] 本文中所公開的是用于加筋混凝±的加固結(jié)構(gòu)的示例性方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將意識到，W下描述僅是說明性的，并且在任何情況下不意圖是限制性的。具有本公開的 益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地想到其它方面?，F(xiàn)在將詳細(xì)地參考如在附圖中圖示的示例 性方面的實(shí)現(xiàn)方式。貫穿附圖和W下描述相同的參考標(biāo)記將用于指示相同的或相似的項(xiàng)。 在圖1-6中示出的示例性鋼筋是多葉片螺旋形物，該多葉片螺旋形物具有等于該螺旋形物 所內(nèi)切的假想的圓柱體的直徑（坊B )的1倍至10倍的螺距。葉片沿著棒的長度縱向地成螺 旋形。螺距T可W是變化的或恒定的。螺旋形物的葉片中的每一個的橫截面是大致=角形 瓣，其中其頂點(diǎn)指向圍繞加固棒的軸線的中屯、截面。=角形瓣中的每一個的外側(cè)大致成形 為弧形。
[0033] 示例性鋼筋可W由金屬例如鋼制成并且是可焊接的，運(yùn)使得示例性鋼筋用于寬范 圍的應(yīng)用。
[0034] 螺旋形物的示例性葉片的表面可W具有如例如在圖1-2中所示出的直線形狀的大 致線性的肋狀物或突出物。取決于螺旋形物所內(nèi)切的假想的圓柱體的直徑，肋狀物的橫截 面的尺寸可W是在0.5 X 0.5mm至1.0 X 1. Omm的范圍內(nèi)，同時肋狀物之間的距離是在5mm至 15mm的范圍內(nèi)。肋狀物可W成形為半圓柱體。更一般地，肋狀物可W具有任意形狀。在多個 方面中，肋狀物可W是直的、網(wǎng)狀的或尖的。在各種方面中，肋狀物在相對于棒的軸線的方 向上可W大致是橫向的或縱向的。
[0035] 示例性棒的一個特征是，示例性棒的降低的重量(與實(shí)屯、圓柱形棒相比）仍大體上 保持了用運(yùn)樣的棒制成的加筋混凝±結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，運(yùn)是由于通過將許多加固材料轉(zhuǎn)移至示 例性棒的橫截面的周邊來合適地利用混凝±和加固物兩者的強(qiáng)度性質(zhì)。通過將其材料重新 分布至橫截面的周邊來增加該加固物的工作能力通過W下考慮來解釋。
[0036] 組合的加載是其中數(shù)個內(nèi)部力因素同時作用在結(jié)構(gòu)的橫截面上的加載。組合的加 載可W被認(rèn)為是簡單類型巧由向拉伸、彎曲、W及扭轉(zhuǎn))的組合，其中僅單一的內(nèi)部力因素在 結(jié)構(gòu)元件的橫截面中出現(xiàn):在拉伸的情況下的法向力N;對于純彎曲的彎曲力矩Mx; W及對 于扭轉(zhuǎn)的扭矩Mx。運(yùn)些種類的載荷巧由向拉伸、彎曲、W及扭轉(zhuǎn))是簡單的載荷。其基本關(guān)系 在存在于W下表中。
[0037]
[003引此處；
[0039] 0-軸向拉伸強(qiáng)度
[0040] F-橫截面積 [0041 ] I-剪切強(qiáng)度
[0042] Wx--阻力的軸向力矩，其是相對于軸線的慣性力矩Jx和至橫截面的最遠(yuǎn)的點(diǎn)的距 離的rmax的比率。Jx--相對于固定的軸線的軸向慣性力矩，其是系統(tǒng)的所有n個材料點(diǎn)的質(zhì) 量與運(yùn)些材料點(diǎn)至軸線的距離的平方的乘積的和:Ja=Em江I2,其中：i = l...n，mi是第i個 點(diǎn)的質(zhì)量，ri是從第i個點(diǎn)至軸線的距離。
[0043] 如可W從W上式中所看到的，示例性棒的全部橫截面僅在純的拉伸下被均勻地加 載。在組合的加載下，大部分載荷通過鋼筋的橫截面的的周邊部分與該周邊部分至軸線的 距離的平方成比例地被承載。由于運(yùn)個原因，葉片的橫截面具有用于充分利用其性質(zhì)的近 似=角形的瓣形狀。
[0044] 使用本發(fā)明的加固物允許用大體上較少重量的鋼筋保持加筋混凝±結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。 示例性鋼筋的一個優(yōu)點(diǎn)是在保持加筋混凝±的剛度的同時，加固物的總質(zhì)量減小，運(yùn)歸因 于更充分地利用混凝±和加固物兩者的剛度。
[0045] 例如，示例性鋼筋結(jié)構(gòu)具有比具有相等的加筋混凝±結(jié)構(gòu)的彎曲阻力的鋼筋型加 固物大體上更小的質(zhì)量。示例性鋼筋結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點(diǎn)是，其提供了加固結(jié)構(gòu)和周圍混凝± 材料之間的接觸表面的明顯增加并且因此在加固結(jié)構(gòu)的幫助下提供了加筋混凝±可^承 受的載荷的增加，而沒有失效。
[0046] 在示例性鋼筋結(jié)構(gòu)的表面上具有肋狀物的優(yōu)點(diǎn)是，該肋狀物阻止在載荷下從混凝 ±"旋開"加固結(jié)構(gòu)。使示例性鋼筋結(jié)構(gòu)的邊緣變圓的優(yōu)點(diǎn)是，其防止在與加固物接觸的點(diǎn) 處將應(yīng)力集中在混凝±中。
[0047] 還應(yīng)當(dāng)注意，包含示例性鋼筋結(jié)構(gòu)的加筋混凝±具有與包含具有相等橫截面直徑 的鋼筋型加固物的加筋混凝±相同的強(qiáng)度。
[0048] 顯著地，運(yùn)樣的設(shè)計(jì)的示例性鋼筋使用大體上較少的金屬或鋼，同時與鋼筋型加 固物相比，提供相同的強(qiáng)度。
[0049] 在建筑元件的失效的情況中，例如在地震期間，使用示例性鋼筋減少因混凝±的 倒塌的碎片產(chǎn)生的人的死亡或傷害的危險(xiǎn)。
[0050] 在多個方面中，制造本文描述的示例性鋼筋結(jié)構(gòu)的工藝可W使用利用特定程序指 令編程在計(jì)算機(jī)的控制下操作的已知的機(jī)電社制和扭曲裝置來進(jìn)行。示例性鋼筋可W例如 通過利用具有有某種結(jié)構(gòu)的工作表面（tex化red working surface)的兩個或更多個驅(qū)動 成形漉(化iven shaping roller)使加熱的圓柱形棒穿過一個或更多個機(jī)架并且之后使產(chǎn) 生的鋼筋扭曲來制造。
[0051] 為了清楚，本文未公開各方面的所有的常規(guī)特征。應(yīng)理解，在開發(fā)本發(fā)明的任何實(shí) 際的實(shí)施方式中，必須做出許多針對實(shí)施方式的決定，W便實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定的目標(biāo)，并且 運(yùn)些特定的目標(biāo)對于不同的實(shí)施方式和不同的開發(fā)者將變化。應(yīng)理解，雖然運(yùn)樣的開發(fā)努 力可能是復(fù)雜的且耗時的，但是，對于具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，運(yùn)將不過 是工程設(shè)計(jì)的例行任務(wù)。
[0052] 此外，應(yīng)理解，本文使用的措辭或術(shù)語是為了描述而不是限制的目的，使得本說明 書的術(shù)語或措辭將由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文所提供的教導(dǎo)和指南結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù) 人員的知識來解釋。此外，對于在本說明書和權(quán)利要求書中的任何術(shù)語，不意在歸為不尋常 的或特定的含義，除非明確地被如此陳述。
[0053] 本文公開的各個方面涵蓋本文通過說明的方式所參考的已知的部件的當(dāng)前的和 未來的已知的等效物。此外，盡管方面和應(yīng)用已經(jīng)被示出且被描述，然而對具有本公開的益 處的本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，比上文提及的許多更多的修改是可能的，而不偏離本文 公開的創(chuàng)造性概念。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于加筋混凝土的加固物，包括 螺旋形棒，其具有在所述螺旋形棒所內(nèi)切的圓柱體的直徑的1倍和10倍之間的螺距； 其中所述棒的平面的橫截面包括： 中心截面，其圍繞所述棒的中心軸線，以及 至少兩個瓣，其連接至所述中心截面并且通過間隙彼此隔開； 其中，對于圍繞所述棒的所述中心軸線的至少兩個不同的同心圓， 具有較小的圓的所述瓣的橫截面的角度測量結(jié)果的和等于或小于 具有較大的圓的所述瓣的橫截面的角度測量結(jié)果的和； 其中所述中心截面的橫截面積小于所述瓣中的至少一個瓣的橫截面積； 其中所述棒的至少一個間隙的至少一個面向間隙的瓣表面具有面向所述至少一個間 隙的肋狀物； 其中所述至少一個間隙的最大徑向深度大于從面向所述至少一個間隙的所述肋狀物 的所述面向間隙的瓣表面的最大高度;并且 其中由所述棒的至少一個瓣形成的全部外表面是平滑的螺旋狀的連續(xù)的帶狀物。2. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述瓣在橫截面上是大體上三角形的。3. 如權(quán)利要求2所述的加固物，其中所述瓣通過其頂點(diǎn)與所述中心截面連接。4. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中遠(yuǎn)離所述中心截面的瓣邊緣是圓形的。5. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述螺距是恒定的。6. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述螺距是變化的。7. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述肋狀物的高度是在0.5mm和1.0mm之間并且所 述肋狀物之間的距離是在5mm和15mm之間。8. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述條由金屬制成。9. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述條是可焊接的。10. 如權(quán)利要求1所述的加固物，其中所述中心截面具有肋狀物。
【文檔編號】E04C5/03GK106030005SQ201680000736
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】尼柯萊·伯古斯拉弗馳, 切斯特·萊特, 阿爾卡迪·扎蘭
【申請人】蒂斯雷巴爾控股有限責(zé)任公司